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Evaluation in vitro et in vivo d’un polymère biorésorbable à la Gentamycine dans le traitement
expérimental d’infections ostéo-articulaires
Pierre-Sylvain Marcheix
To cite this version:
Pierre-Sylvain Marcheix. Evaluation in vitro et in vivo d’un polymère biorésorbable à la Gentamycine dans le traitement expérimental d’infections ostéo-articulaires. Médecine humaine et pathologie. Uni- versité de Limoges, 2016. Français. �NNT : 2016LIMO0079�. �tel-01441442�
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 1 ECOLE DOCTORALE Bio-Santé N°524
Equipe de recherche EA6309
Thèse
pour obtenir le grade de
DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE LIMOGES
Discipline / Spécialité : Biologie, Sciences, Santé présentée et soutenue par
Pierre-Sylvain Marcheix
le 21 décembre 2016
Evaluation in vitro et in vivo d’un polymère biorésorbable à la Gentamycine dans le traitement expérimental d’infections ostéo-
articulaires
Thèse dirigée par le Professeur Franck Sturtz
JURY : Rapporteurs
Pr Paul Bonnevialle, PU-PH, Université de Toulouse Pr Philippe Rosset, PU-PH, Université de Tours
Examinateurs
Pr Jean-Louis Charissoux, PU-PH, Université de Limoges Pr Christian Mabit, PU-PH, Université de Limoges
M. Michel Vert, Directeur de Recherche du CNRS Honoraire, Institut des Biomolécules Max Mousseron
Pr Franck Sturtz, PU-PH, Université de Limoges, Directeur de Thèse
Th ès e d e d o ct o ra t
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 2 Droits d’auteurs
Cette création est mise à disposition selon le Contrat : « Paternité-Pas d'Utilisation Commerciale-Pas de modification 3.0 France » disponible en ligne : http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/fr/
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 3
Remerciements
À Monsieur le Professeur Franck Sturtz,
Je vous remercie de m’avoir permis d’intégrer votre laboratoire de recherche pour y réaliser mon Master II puis ma thèse de sciences. Je vous remercie pour votre confiance et vos conseils. Ces trois années ont été jalonnées d’incertitudes et de remises en question mais votre calme et votre écoute m’ont permis de conduire à son terme ce travail dont j’espère qu’il est à la hauteur de vos attentes.
À Monsieur le Professeur Paul Bonnevialle,
Je vous remercie d’avoir accepté d’être rapporteur de cette thèse de sciences et vous suis très reconnaissant de m’avoir toujours soutenu sur ce long chemin universitaire.
À Monsieur le Professeur Philippe Rosset,
Je vous remercie d’avoir accepté d’être rapporteur de cette thèse de sciences. Il me semble que nos travaux sont complémentaires et j’espére pouvoir continuer à tavailler en collaboration avec votre équipe de recherche.
À Monsieur le Professeur Jean-Louis Charissoux,
Je vous remercie d’avoir accepté d’évaluer ce travail. Vous m’avez toujours soutenu et je vous en suis très reconnaissant.
À Monsieur le Professeur Christian Mabit,
Je vous remercie d’avoir accepté d’évaluer ce travail. Je vous remercie de m’avoir permis d’avancer et de progresser dans cette voie universitaire.
À Monsieur le Professeur Michel Vert,
Je vous remercie d’avoir accepté d’évaluer ce travail après en avoir été l’initiateur.
Compte tenu de votre grande expérience dans le domaine des polymères, je vous suis très reconnaissant d’avoir accepté de participer à cette soutenance.
Merci à toute l’équipe EA6309.
Merci au Docteur Claude Couquet et à Marie-Jeanne du laboratoire départementale d’analyses et de recherches.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 4
Table des matières
REMERCIEMENTS 3
TABLE DES MATIERES 4
ABREVIATIONS 7
RESUME 8
ABSTRACT 11
INTRODUCTION 14
PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE: MISE EN SITUATION DU SUJET ET OBJECTIFS 17
1 Les infections ostéo-articulaires 18
1.1 Les infections osseuses bactériennes : ostéites ou ostéomyélites 18
1.2 Les infections articulaires bactériennes 22
1.3 Les infections ostéo-articulaires sur matériel 26
2 Caractéristiques et choix de l’agent anti-infectieux local 41
3 Systèmes à libération locale d’antibiotiques 41
3.1 Caractéristiques nécessaires d'un système à libération locale d'antibiotiques 41
3.2 Les systèmes non biodégradables 42
3.3 Les systèmes biodégradables 44
4 La notion de nanoparticule et son application biomédicale 47
4.1 Synthèse et caractérisation des nanoparticules 47
4.2 Caractéristiques de relargage des nanoparticules 50
4.3 Caractéristiques et production du polymère à la Gentamicine utilisé pour notre étude (69) 51
5 Objectifs de l’étude 55
PARTIE EXPERIMENTALE 57
1 Evaluation in vitro et in vivo du relargage de notre PLA et grinding 58
1.1 Évaluation du relargage de MedinGenta, matériel et méthode 58
1.2 Évaluation du relargage de PLA50GS, Résultats 59
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 5
2 Mise au point d’un modèle d’infection périostée chez le rat 63 2.1 Mise au point d’un modèle d’infection périostée chez le rat, Matériel et méthode 63 2.2 Mise au point d’un modèle d’infection périostée chez le rat, résultats 66 2.3 Mise au point d’un modèle d’infection périostée chez le rat, conclusion 72 3 Tentative de traitement d’une infection périostée chez le rat par PLA50GS 73
3.1 Matériel et méthode 73
3.2 Résultats 74
3.3 Discussion 82
3.4 Conclusion 84
4 Mise au point d’un modèle d’infection articulaire chez le lapin 85
4.1 Mise au point de la souche bactérienne 85
4.2 Mise au point du polymère sous forme injectable 89
4.3 Mise au point du modèle animal, matériel et méthode 91
4.4 Mise au point du modèle animal, Résultats 91
4.5 Mise au point du modèle animal, conclusion 93
5 Tentative de traitement d’une infection articulaire chez le lapin par le PLA50GS 93
5.1 Matériel et méthode 93
5.2 Résultats 97
5.3 Discussion 111
5.4 Conclusion 115
DISCUSSION GENERALE ET PERSPECTIVES 116
1 Rappels des résultats obtenus (par rapport aux objectifs) 117
2 Discussion sur les modèles animaux 118
2.1 Modèle d’infection osseuse expérimentale 118
2.2 Modèle d’infection articulaire expérimentale 120
2.3 Un autre modèle animal est-il nécessaire pour étudier l’efficacité du polymère 121
3 Discussion sur les autres modes de relargage existants 121
4 Perspectives offertes par la libération locale d'autres molécules en orthopédie 125
4.1 Polymères et autres antibiotiques 125
4.2 Polymères et facteurs de croissance 126
CONCLUSION 127
BIBLIOGRAPHIE 130
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 6
TABLE DES ILLUSTRATIONS 141
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 7
Abréviations
AA : Acide Arachidonique
AG ou APG : Acide Glycolique ou Polymère d’acide glycolique, GLA / PGA : Glycolic Acide ou Polyglycolic Acid
ANSM : Agence Nationale de Sécurité du Médicament BGN : Bacille à gram négatif
BPC : Biphasic Calcium Phosphate b-PTC : Phosphate tricalcique CB : Compte bactérien CE : Corps Etranger
CFU : Colony Formating Unit
C2G : Céphalosporine de deuxième génération C3G : Céphalosporine de troisième génération CRP : Protéine c réactive
CPC : Ciment phophocalcique
CMI : Concentration Minimale Inhibitrice
DCPD-ß-TCP : Phosphate dicalcique-Phosphate tricalcique ß EMEA : European Agency for the Evaluation of Medicinal Products FDA : Foot and Drug Administration
FDG : Fluoro-2-desoxy-D-glucose G : Gauge
HA : Hydroxyapatite
HES : Hématéine, Eosine, Safran IM : Intramusculaire
IP : Intrapéritonéal
ISO : Infection du site opératoire IV : Intra-veineux
IRM : Imagerie par Résonnance Magnètique mg : Milligramme
ml : Millilitre
MSSA : Methicillin sensitive Staphylococcus aureus nm : Nanomètre
OM : Ostéomyélite OMA : Ostéomyélite aigue OMC : Ostéomyélite chronique OR : Odd Ratio
PGA : Polymère d’acide glycolique PLA : Polymère d’acide lactique
PLGA : Copolymères poly-lactique-co-glycolique PBS : Phosphate Buffer Saline
PMMA : polyméthacrylate de méthyle
RAISIN : Réseau d’Alerte, d’Investigation et de Surveillance des Infections Nosocomiales rpm : Rotation par minute
SAMS : Staphylocoque Aureus Sensble à la Méthicilline SARM : Staphylocoque Aureus Résistant à la Méthicilline SUV : Standardized uptake value
TCP : Tricalcium Phosphate TDM : Tomodensitométrie
TEMP-TDM : Scanner hélicoïdal couplé à une Tomographie par Émission MonoPhotonique TV : Thrombovar
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 8
Résumé
Le traitement d'une infection des parties molles, d'une ostéomyélite ou d'une arthrite septique aiguë ou chronique nécessite une prise en charge longue, nécessitant souvent des actes opératoires itératifs et un traitement antibiotique systémique prolongé allant de 6 semaines à 3 mois au minimum. La diffusion des antibiotiques dans l'os ou dans une articulation est faible et oblige les infectiologues à utiliser une antibiothérapie à forte dose, parentérale et prolongée. À ce jour, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est le vecteur d’antibiotique le plus fréquemment utilisé chez l’homme dans le cadre du traitement d’une infection ostéo-articulaire. Cependant les PMMA sont non résorbables et obligent à multiplier les interventions chirurgicales afin d’aboutir au traitement définitif de l’infection ostéo-articulaire. De plus, ce vecteur local ne permet pas une libération complète de l’antibiotique au cours du temps. De surcroît des doses inférieures à la CMI du germe en cause pouvent faciliter l’émergence de bactéries résistantes.
L'objectif de notre travail était donc d'améliorer la prise en charge des infections ostéo-articulaires par une libération locale efficace et prolongée d’antibiotique grâce à un polymère entièrement résorbable.
Le cahier des charges établi pour l’élaboration de ce polymère était le suivant.
Le traitement local et per-opératoire visant à libérer un antibiotique a été défini comme nécessitant un système matriciel offrant une libération de gentamicine à une dose de 1 à 2 mg/jour/g de mélange sur une période de plus de 10 jours. Ce système matriciel devait avoir des caractéristiques physiques appropriées et un taux de relargage suffisant pour permettre un traitement le plus sécuritaire possible tout en permettant une mise en place simple. De plus, le polymère devait être bio-résorbable, c’est-à-dire qu’il devait pouvoir être dégradé jusqu'à obtenir des fragments pouvant être éliminés naturellement par l'organisme. Afin de répondre à ces exigences, il a été créé le PLA50P, Poly(D,L-acide lactique) de haut poids moléculaire. L’utilisation de ce polymère sous forme de particules de grosses tailles (0,5 à 1mm) permettait de limiter l’effet « burst » initial. Afin d’obtenir le mélange gentamycine-PLA, une technique de compression des poudres des deux composants a été mise en œuvre. La charge en antibiotique devait être de 20%,
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 9 toujours dans un objectif de limitation du « burst » initial. Ce polymère pouvait être stérilisé par g-irradiation, sans influence sur les caractéristiques de relargage du polymère.
La cinétique in vitro de la Gentamicine relarguée par le PLA50GS montrait un pic maximum de gentamicine libérée obtenu à 12 jours et une stabilisation ensuite jusqu’à 63 jours de la quantité relarguée. La quantité cumulée de Gentamicine relarguée à 3 semaines in vitro est de 54 % de la quantité contenue initialement dans PLA50GS. In vivo, nous observions une libération in situ de 5,1 µg/mL de gentamicine à J3, de 1,9 µg/mL de gentamicine à J7 et de 0 µg/mL à 5 semaines avec disparition de PLA50GS à l’examen macroscopique. Nous avons ainsi pu mettre en évidence, in vitro et in vivo, un relargage de la gentamicine à des doses supérieures à la CMI du germe et ce pendant plus de trois semaines.
Afin de confirmer ces observations, nous avons ensuite mis au point un modèle d’infection périostée chez le rat : nous avons utilisé des rats âgés de 10 à 12 semaines avec une injection au contact de l’os et au 1/3 moyen de la patte arrière de deux fois 100 ml de SAMS d’origine animale. L’utilisation du PLA50GS a montré sa supériorité par rapport à une administration parentérale d’une dose équivalente de Gentamicine avec une négativation du contage bactériologique chez tous les rats traités par le polymère chargé à la Gentamicine.
Nous avons ensuite voulu traiter une infection articulaire grâce à ce polymère.
Nous avons créé un modèle animal utilisant un lapin femelle de 4 kg avec une injection de 1 ml d’une solution à 103 CFU/ml de staphylococcus méthi-sensible d’origine léporidée. Le PLA50GS nous a permis de réduire très significativement la charge bactérienne intra-articulaire (baisse de 3 à 4 log10 soit 1000 à 10000 fois moins de bactéries) alors que le traitement antibiotique par voie générale dit de référence ne nous a pas permis de réduire l’infection intra-articulaire de façon significative par rapport au groupe non traité. Le PLA50GS nous a ainsi permis de réduire l’infection de 3 log10 par rapport aux autres groupes avec 2 lapins sur 6 guéris de leur infection.
Le PLA50GS présente, ainsi, les caractéristiques suivantes : (i) stabilité de la Gentamicine au sein du polymère, (ii) polymère sous forme de poudre stable, (iii)
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 10 relargage prolongé de la Gentamicine pendant plusieurs semaines, (iv) effet « burst » présent mais limité, (v) très bonne biotolérance, et (vi) efficacité supérieure aux traitements antimicrobiens classiques.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 11
Abstract
The treatment of soft-tissue infections, osteomyelitis, and acute or chronic septic arthritis is a lengthy process that involves repeated surgical procedures and the systemic administration of antibiotics for at least 6 weeks to 3 months. The poor diffusion of antibiotics into bones and joints requires high doses given parenterally for long periods. At present, the antibiotic vector most widely used in humans with bone or joint infections is polymethylmethacrylate (PMMA). However, because PMMA is not bioabsorbable, multiple surgical procedures are required to eradicate the infection.
Furthermore, PMMA does not release its full antibiotic load over time and may yield local antibiotic concentrations lower than the minimal inhibitory concentration (MIC) of the causative organism, thereby promoting the emergence of resistant strains. The objective of our work was to develop a fully bioabsorbable polymer capable of ensuring the prolonged and efficient release of its antibiotic load, thus improving the management of bone and joint infections.
The specifications for the polymer included the release by the matrix system of 1-2 mg of gentamicin per day and per gram of mixture over more than 10 days. Other specifications were appropriate physical characteristics, a drug release rate sufficient to ensure optimal treatment safety, and ease of implantation. The polymer was also to be bioabsorbable, i.e., subject to degradation into fragments capable of being eliminated naturally by the body. High-molecular weight PLA50P, Poly(D,L-lactic acid) was created and found to meet these specifications. Use of this polymer as large particles (0.5 to 1 mm) limited the initial burst phenomenon. A gentamicin-PLA50P mixture was obtained by compression of the two components prepared in powder form. The antibiotic load
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 12 was set at 20% to limit the initial burst. The polymer can be sterilized by gamma irradiation, which has no effect on drug release characteristics.
In vitro kinetic studies of gentamicin release by the polymer showed a peak on day 12 followed by a plateau that lasted until day 63. After 3 weeks, the cumulative amount of gentamicin released in vitro was 54% of the total amount loaded onto the polymer. In vivo gentamicin concentrations measured in situ were 5.1 µg/mL on day 3, 1.9 µg/mL on day 7, and 0 µg/mL on day 35, when the polymer was no longer visible to the naked eye.
Thus, both in vivo and in vitro, gentamicin was released in concentrations greater than the MIC of the microorganism, for longer than 3 weeks.
To test the gentamicin-loaded polymer, we created a rat model of periosteal infection. Rats aged 10-12 weeks received two 100 mL injections of methicillin- susceptible Staphylococcus aureus collected from animals, into the middle third of the hind leg, in contact with the bone. Treatment with gentamicin-loaded PLA50P proved superior over parenteral administration of an equivalent gentamicin dose, consistently reverting the bacteriological cultures to negative.
We then created a rabbit model of septic arthritis. A doe weighing 4 kg received an add intraarticular injection of 1 mL of a solution containing 103 cfu/mL of a methicillin- sensitive S. aureus strain collected from another rabbit. Gentamicin-loaded PLA50P treatment induced a highly significant drop in the intraarticular bacterial load (by 3-4 log10, i.e., by 1000 to 100 000 bacteria), whereas standard systemic gentamicin therapy failed to significantly diminish bacterial counts comparatively to the untreated controls.
Thus, gentamicin-loaded PLA50P diminished the bacterial load by 3 log10 comparatively to the other groups and allowed eradication of the infection in 2 of the 6 rabbits.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 13 In sum, gentamicin-loaded PLA50P (i) ensures the stability of the antibiotic; (ii) is available as a stable powder; (iii) ensures the prolonged release of gentamicin over several weeks; (iv) produces a limited burst effect; (v) exhibits very good biotolerance;
(vi) and is more effective than standard antimicrobial.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 14
Introduction
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 15 Le traitement d’une infection des parties molles, d'une ostéomyélite ou d'une arthrite septique aiguë ou chronique nécessite une prise en charge longue, nécessitant souvent des actes opératoires itératifs et un traitement antibiotique prolongé allant de 6 semaines à 3 mois au minimum (1, 2). Ce traitement est le plus souvent systémique mais la diffusion des antibiotiques dans l’os ou dans une articulation est faible obligeant les infectiologues à utiliser une antibiothérapie à forte dose, parentérale et prolongée (3-5).
Différentes méthodes ou techniques tentent d’introduire cette antibiothérapie directement sur le site infecté (ciments, collagènes, biopolymères) afin de potentialiser le traitement systémique (6-8). À ce jour, le polyméthacrylate de méthyle (PMMA) est le vecteur d’antibiotique le plus fréquemment utilisé chez l’homme dans le cadre du traitement d’une infection ostéo-articulaire. Cependant ce traitement local présente de nombreux inconvénients (9). En effet, les PMMA sont non résorbables et obligent à multiplier les interventions chirurgicales afin d’aboutir au traitement définitif de l’infection ostéo-articulaire. De plus, ce vecteur d’antibiotique local ne permet pas une libération complète de l’antibiotique au cours du temps ; l’observation d’une libération de l’antibiotique à des doses inférieures à la CMI du germe en cause peut ainsi faciliter l’émergence de bactéries résistantes.
L’objectif de notre travail était d'améliorer la prise en charge des infections ostéo-articulaires par une libération locale efficace et prolongée d’antibiotique grâce à un polymère entièrement résorbable afin d’éviter les interventions chirurgicales itératives.
Ainsi notre travail repose-t-il sur l’étude de la délivrance in situ d’un antibiotique (Gentamicine) par un polymère biocompatible mis au point par le Centre de Recherche sur les Biopolymères Artificiels (CRBA-CNRS) de Montpellier, avec lequel nous collaborons. La première partie de notre travail avait pour but d’étudier la cinétique de relargage de ce biopolymère afin de vérifier la présence d’une libération prolongée de l’antibiotique sur plus de 3 semaines et à des doses supérieures à la CMI du germe en cause. Dans un second temps, après avoir mis en place un modèle animal reproductible, nous avons étudié l’efficacité de ce polymère sur une infection osseuse chez le rat puis chez le lapin. Nous avons finalement vérifié au cours des différentes manipulations chez l’animal la bonne tolérance de ce vecteur d’antibiotique.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 16 Cette recherche a été effectuée dans le cadre du Projet « MédingelGenta et antibiothérapie » soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR-RIB 2006) qui comprend, outre l'EA 6309 (Maintenance myélinique et neuropathies périphériques), le CRBA-CNRS de Montpellier et la société MedinCell S.A., installée à Montpellier, chargée du développement des hydrogels.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 17
Partie Bibliographique:
Mise en situation du sujet
et Objectifs
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 18 1 Les infections ostéo-articulaires
1.1 Les infections osseuses bactériennes : ostéites ou ostéomyélites La première description de l’ostéomyélite remonte à 1844 par Nelaton. Elle implique le plus souvent une atteinte infectieuse de l’os et de la moelle osseuse. Ainsi les ostéites isolées sont rares et souvent associées à une atteinte médullaire, ces infections sont alors appelées ostéomyélite. Cette définition est cependant variable en fonction des auteurs. Pour certains, le terme d’ostéite est réservé aux infections osseuses post- opératoires ou post-traumatiques et le terme d’ostéomyélite est réservé aux infections osseuses hématogènes.
1.1.1 Diagnostic des infections osseuses 1.1.1.1 Données cliniques
L'ostéite secondaire à un geste chirurgical est plus fréquemment retrouvée en orthopédie-traumatologie. L’existence de signes locaux et généraux oriente le praticien vers ce diagnostic. La fièvre est présente dans la grande majorité des cas mais elle est souvent modérée. Un syndrome clinique septicémique est rarement retrouvé.
Localement, plusieurs signes doivent alerter le praticien : une douleur inhabituelle, la réapparition d’un syndrome douloureux, une plaie opératoire inflammatoire, une désunion cicatricielle…
1.1.1.2 Données biologiques
En cas d’infection osseuse aiguë, il n’est pas rare d’observer une hyperleucocytose à polynucléaires neutrophiles, un syndrome inflammatoire biologique marqué, voire des hémocultures positives. Ces anomalies biologiques sont cependant souvent absentes dans les formes chroniques. Une ponction-biopsie du foyer infectieux permet une étude bactériologique et histologique. L’étude histologique permet de préciser le caractère aigu ou chronique de l’infection alors que l’analyse bactériologique permet de mettre en évidence le germe en cause. Cette étape est fondamentale puisqu’elle permet de tester la sensibilité du germe aux antibiotiques.
Les germes responsables de l’infection osseuse dépendent de nombreux facteurs : la porte d’entrée, les circonstances de survenue et le terrain. Les
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 19 staphylocoques dorés et à coagulase négative représentent 50 % des germes retrouvés en cas d’infections osseuses. Staphylococcus aureus (ou staphylocoque doré) est le germe le plus souvent rencontré (10). Nous pouvons également rencontrer dans le cadre de ces infections des streptocoques, des entérocoques, des Pseudomonas (Aeruginosa ou autre), des entérobactéries (Enterobacter spp., Proteus spp., Serratia spp., Escherichia coli, etc.), des anaérobies mais ces germes ne représentent que 25% des infections osseuses (10).
1.1.1.3 Données de l’imagerie 1.1.1.3.1 Radiographies
L’apparition de signes radiologiques se fait tardivement. Une infection osseuse doit être évoquée devant une ostéolyse le long du matériel d’ostéosynthèse, l’apparition d’apposition périostée, une déminéralisation diffuse, un œdème des parties molles adjacentes, la mise en évidence de séquestres osseux. De plus, un retard de consolidation associé à un déplacement du matériel d'ostéosynthèse doit systématiquement évoquer le diagnostic d’infection osseuse même en l’absence de signes cliniques associés.
1.1.1.3.2 Scanner
Cet examen confirme les signes observés radiologiquement. Le scanner permet d’orienter vers le diagnostic d’ostéite notamment lorsqu’il est associé à une injection de produit de contraste. Il permet, précocément, de mettre en évidence une augmentation de la densité médullaire. Les zones d’os nécrotique peuvent facilement être repérées par cet examen. Le scanner permet également de rechercher des séquestres, d’éventuels corps étrangers et d’évaluer les tissus mous adjacents. Cependant la valeur de cet examen est nettement diminuée en cas de présence de corps étranger métallique.
Finalement, le scanner permet de préciser les données précédentes et de planifier avec plus de précision le traitement chirurgical à venir.
1.1.1.3.3 Imagerie par Résonance Magnétique
Il s’agit d’un examen essentiel pour le diagnostic et le traitement des infections osseuses. Il permet une étude de l’os et des tissus mous adjacents. L’ostéomyélite se caractérise par un hyposignal en images pondérées T1 et un hypersignal en images
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 20 pondérées T2. Cet examen permet également de mettre en évidence les trajets fistuleux, les abcès, les cellulites infectieuses.
1.1.1.3.4 Scintigraphie aux leucocytes marqués
Cet examen utilise des leucocytes autologues marqués in vitro par l’oxynate d’indium 111 (In) ou le 99mTc- hexaméthylpropylène-amine-oxyne (99mTc-HMPAO). Une fois les leucocytes prélevés et marqués, ils sont réinjectés aux patients. Puis l’imagerie est réalisée avec deux séries d'images : semi-précoces 3 heures après l’injection et tardives entre 17 et 24 heures après l’injection. Cet examen permet d’obtenir une sensibilité de 80 % et une spécificité qui dépasse 95 % en ce qui concerne l’infection osseuse. La valeur prédictive négative de cet examen dépasse les 95 %. Ainsi une scintigraphie aux leucocytes marqués négative permet d’écarter le diagnostic d’infection osseuse avec une grande probabilité. Cependant, cet examen est peu discriminant, en cas de positivité, entre processus infectieux et processus inflammatoire.
1.1.2 Traitement des infections osseuses
1.1.2.1 Traitement antibiotique des infections osseuses Ce traitement doit répondre à deux impératifs : la sensibilité aux germes en cause et la bonne diffusion dans le tissu osseux (Tableau 1, Tableau 2).
Bonne Fluoroquinolones, Macrolides, Synergistines, Linézolide, Acide fusidique, Rifampicine, Cyclines, Tigécycline, Lincosamides
Moyenne C2G, C3G, Uréidopénicillines, Phénicolés, Fosfomycine, Vancomycine, Daptomycine
Faible Pénicillines M, Aminopénicillines, C1G, Imipénem, Polypeptides, Aminisides Tableau 1: Diffusion osseuse des principaux antibiotiques
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 21
Germe Première ligne Autres propositions Traitement au long
court
Staphylocoque méti-S Fluoroquinolone + rifampicine
Clindamycine + rifampicin
Péni M ou céfazoline + gentamicine Fluoroquinolone + acide fusidique
Idem ou pristinamycine
Staphylocoque méti-R
Glycopeptide + rifampicine (ou acide fusidique ou fosfomycine) Rifampicine ± acide fusidique
Fosfomycine + céfotaxime (ou rifampicine ou acide fusidique)
pristinamycine + rifampicine ou acide fusidique
Entérocoque Amoxicilline ± aminoside Glycopeptide ± aminoside
Amoxicilline (ou selon résultats
bactériologiques) Cocci à Gram négatif
Streptocoques Amoxicilline C3G Amoxicilline ou
pristinamycine BGN (sauf P.
aeruginosa) Fluoroquinolone + C3G Fluoroquinolone + fostomycine ou
imipénem Fluoroquinolone
P. aeruginosa
Ciprofloxacine + ceftazidime Ceftazidime + amikacine
Ceftazidime + fosfomycine Ciprofloxacine
Anaérobies Clindamycine Imidazolé (sauf si Propionibacterium)
Clindamycine ou pristinamycine ou imidazolé (sauf si Propionibacterium) Brucella sp. Cycline + rifampicine Cycline + streptomycine
Tableau 2: Antibiothérapie dans le cadre des infections osseuses de l'adulte
L’infection osseuse doit être considérée comme une infection grave. Elle nécessite l’utilisation d’une association d’antibiotiques. Le traitement devra obligatoirement être adapté aux prélèvements et donc à l’antibiogramme. Le traitement, initialement IV, devra être continué IV ou per os pour une durée totale d’au moins 3 mois et pouvant aller jusqu’à 6 mois.
1.1.2.2 Traitement chirurgical des infections osseuses Stabilisation du foyer de fracture :
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 22 Le matériel d’ostéosynthèse de type vis, plaque ou clou ne peut classiquement pas être utilisé car il joue le rôle de corps étranger et entretient le foyer infectieux local.
Le fixateur externe, quant à lui, permet un montage stable. Il offre un accès simple aux zones cicatricielles.
Couverture de l’ostéite :
Les techniques de saucérisation type Papineau permettent d’obtenir un taux de guérison avoisinant les 72% mais au prix d’un traitement long et exigeant (11, 12). La couverture, à proprement parler, vise à rétablir les différents plans de protection du tissu osseux. Elle peut recourir soit à une fermeture directe, soit à une cicatrisation dirigée, soit à l’utilisation de lambeaux locaux ou à distance.
Comblement et reconstruction du tissu osseux :
L’objectif est de combler les espaces vides afin de traiter l’infection et d’obtenir une consolidation osseuse. Le comblement peut être assuré par du tissu non ostéogénique (ciments aux antibiotiques) ou ostéogénique (greffe spongieuse ou cortico-spongieuse).
1.2 Les infections articulaires bactériennes
L’arthrite septique est la conséquence de la colonisation de la synoviale articulaire par une bactérie. L’infection est la conséquence d’une dissémination hématogène dans environ 60% des cas. Elle peut également être secondaire à une inoculation directe suite à une intervention chirurgicale ou une infiltration.
1.2.1 Facteurs de risque
Selon Kaandorp, les facteurs de risque d’une arthrite septique sont : un âge supérieur à 80 ans (OR: 3,5), un diabète (OR: 3,3), une polyarthrite rhumatoïde (OR: 4), une chirurgie articulaire récente (OR: 5,2), une prothèse de hanche ou de genou (OR:
15), une infection cutanée (OR: 27) (13).
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 23 1.2.2 Diagnostic des infections articulaires
1.2.2.1 Données cliniques
De façon générale, toutes les articulations peuvent être touchées. Cependant l’articulation du genou est plus fréquemment atteinte (entre 40 % à 50 % des cas). Le tableau clinique est d’apparition rapide. La douleur est au premier plan, elle est aggravée par la mobilisation de l’articulation atteinte. Localement, le praticien peut observé un épanchement articulaire, une augmentation de la chaleur et une rougeur. Le tableau infectieux général est très variable. Il peut être évident : fièvre élevée avec frissons (20 % des cas). Cependant, dans la plupart des cas, il est peu marqué : la fièvre manque une fois sur deux et l'hyperleucocytose n’est observée que dans 40 % des cas.
1.2.2.2 Données biologiques
Le syndrome inflammatoire est le plus souvent marqué. La VS est en général augmentée entre 70 et 80 mm. La CRP est fréquemment supérieure à 100 mg/l.
Cependant dans 10 à 15% des cas, ces marqueurs biologiques peuvent être normaux.
Une ponction articulaire est indispensable afin de mettre en évidence l’agent pathogène.
Cette ponction permet de trouver des polynucléaires neutrophiles typiquement altérés.
Un taux de polynucléaire supérieur à 90% est fortement évocateur d’une arthrite septique.
Germes Fréquence en fonction des séries
Staphylocoque S. Aureus
44-69%
79-97%
Bacille Gram - 7-21%
Tableau 3: Bactéries rencontrées en cas d’infection articulaire
Les staphylocoques représentent près des deux tiers des germes identifiés chez l’adulte. Dans ces infections à Staphylocoque, Staphylococcus aureus est le plus fréquemment retrouvé avec environ 10 % de résistance à la méticilline. Ces staphylocoques méticilline résistants concernent des patients âgés, atteints de multiples comorbidités et préalablement hospitalisés. Les staphylocoques à coagulase négative
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 24 sont impliqués dans seulement 15% à 20% des infections à staphylocoque. Ils sont essentiellement retrouvés dans les infections postopératoires sur prothèses ou les arthrites iatrogènes par inoculation directe ou chez l’hémodialysé. Les streptocoques représentent 20% des germes retrouvés, puis viennent les bacilles à Gram négatifs dans 10% des cas avec essentiellement Escherichia coli.
1.2.2.3 Données de l’imagerie 1.2.2.3.1 Radiographies
Au début les radiographies sont normales. Des signes indirects d’épanchement articulaire peuvent être observés. Après quelques jours d’évolution, une déminéralisation sous-chondrale apparaît, suivie d’un pincement global de l’interligne articulaire. Cependant l’interprétation des clichés radiologiques peut être difficile à cause d’une dégénérescence arthrosique sous-jacente. Il est souvent nécessaire de confronter les clichés récents aux clichés antérieurs afin de rechercher une aggravation rapide pathognomonique d’un processus infectieux.
1.2.2.3.2 Échographie
Il s’agit de l’examen de choix pour rechercher un épanchement articulaire, même en cas de faible abondance. Une échographie normale permet de remettre le diagnostic d’arthrite septique en cause (14). Cependant, cet examen ne permet pas d’affirmer le diagnostic d’infection articulaire s’il est positif. Il permettra éventuellement de guider une ponction articulaire à visée diagnostique.
1.2.2.3.3 Scanner
Il permet de confirmer la présence d’un épanchement articulaire. Il permet également de rechercher des abcès juxta-articulaires et il est plus sensible dans la mise en évidence des érosions osseuses et des foyers d’ostéite. Il est l’examen de choix pour les articulations sacro-iliaques et sterno-claviculaires.
1.2.2.3.4 Imagerie par Résonance Magnétique
L’épanchement articulaire se présente sous la forme d’un hypersignal en T2 alors que la réaction inflammatoire de la synoviale est mise en évidence sous la forme
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 25 d’un hyposignal en T1 rehaussé par le gadolinium. Elle permet également d’observer un oedème médullaire parfois difficile à différencier du foyer d’ostéite, des érosions osseuses, l’amincissement du cartilage articulaire, l'œdème des parties molles et les abcès juxta-articulaires. Cependant, cet examen ne permet pas de différencier arthrite septique et non septique. Aucun signe n’est pathognomonique(15).
1.2.3 Traitement des infections articulaires
L’arthrite septique doit bénéficier d’une prise en charge en urgence. En effet, le pronostic vital peut être mis en jeu chez les sujets âgés, chez les patients polypathologiques. De plus un retard dans la prise en charge pourra compliquer le traitement de l’infection et engendrera des séquelles. Le patient doit bénéficier d’une hospitalisation pendant laquelle un lavage articulaire sera réalisé en association à la mise en place d’un traitement antibiotique.
1.2.3.1 Traitement antibiotique des infections articulaires Avant la mise en route du traitement antibiotique, il est fondamental de faire des prélèvements à visée bactériologique. Cependant le traitement peut être débuté avant l’identification définitive du germe. En cas de suspicion d’infection dite communautaire, le traitement visera préférentiellement un staphylocoque et associera volontiers la pénicilline M et la gentamycine. En cas de sujet âgé, fragile ou en cas de porte d’entrée urinaire, abdominale, le traitement visera un bacille à Gram négatif et associera la cefotaxime à une fluoroquinolone ou à la gentamicine ou à la fosfomycine.
En cas d’hospitalisation récente ou d’infection postopératoire, le traitement visera un Staphylococcus aureus méticilline résistant et associera la vancomycine à la fosfomycine ou à l'acide fusidique. L’antibiothérapie sera de toute façon adaptée en fonction des résultats de l'antibiogramme.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 26
Germe Première ligne Relai oral ou alternative
Staphylocoque méti-S Oxacilline ou cloxacilline ou céfazoline + Gentamicine
Fluoroquinolone + rifampicine ou acide fusidique
Clindamycine + acide fusidique Clindamycine + rifampicine
Staphylocoque méti-R
Vancomycine ou teicoplanine + gentamicine ou acide fusidique ou fosfomycine
Deux antibiotiques selon antibiogramme
Streptocoque Amoxicilline + gentamycine Amoxicilline ou clindamycine Bacille à gram négatif C3G + gentamicine ou fosfomycine Ofloxacine ou ciprofloxacine
La bi-antibiothérapie est de règle en France à cause de la gravité de l’infection. Elle est recommandée pour les staphylocoques, entérocoques, Pseudomonas et entérobactéries.
Elle est cependant inutile pour le gonocoque. Les streptocoques, quant à eux, peuvent se traiter par une monothérapie, une bi-antibiothérapie initiale permettra de renforcer la bactéricidie et sera justifiée en cas de septicémie ou d’endocardite.
1.2.3.2 Traitement chirurgical des infections articulaires Le lavage articulaire a pour objectif de diminuer la pression articulaire, source de douleurs et de dégâts articulaires, d'évacuer le matériel nécrotique et de diminuer la charge bactérienne afin de favoriser l’efficacité du traitement médical. Cependant la littérature ne montre pas de supériorité du lavage chirurgical par rapport au drainage médical(15).
1.3 Les infections ostéo-articulaires sur matériel
Plusieurs facteurs permettent de caractériser les infections ostéo-articulaires sur matériel :
- leur étiologie (mécanisme de survenue, type de matériel, micro-organisme) - leur durée d’évolution
- leur localisation
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 27 - leur étendue
- le terrain du patient victime de cette infection
1.3.1 Durée d’évolution et classification des infections sur matériel
Le résultat de la prise en charge de ces infections est étroitement lié à la durée d’évolution de l’infection. Ainsi plus l’infection est évoluée plus il sera difficile d’aboutir au traitement définitif de cette infection. Cependant la notion d’infection aiguë ou chronique est mal codifiée. Pour l’infectiologue, une infection aiguë est caractérisée par la présence de signes inflammatoires locaux ou généraux et/ou d’une douleur de survenue récente. Pour le biologiste, la chronicité est définie par l’apparition d’un biofilm (entité́ dynamique constituée d’une substance polysaccharidique secrétée par les bactéries appelée « slime » permettant l’adhérence définitive des bactéries sur le matériel) et par un polymorphisme des colonies isolées sur les prélèvements profonds.
Pour le chirurgien, l’infection est aiguë si elle est susceptible d’être traitée sans ablation du matériel.
La notion d’infection aiguë ou chronique n’a aucun rapport avec le délai d’apparition de l’infection dans les suites de la mise en place du matériel. Une infection précoce survient dans le mois qui suit la pose du matériel. L’infection est dite retardée entre 2 et 6 mois après la mise en place du matériel. L’infection est dite tardive au-delà de 6 mois.
Mode de
contamination Physiopathologie Durée des symptômes Bactériologie
Peropératoire Inoculation directe du germe
Précoces (<3 mois) :
symptômes aigus avec fièvre et écoulement
Tardifs (3-24 mois) : tableau atypique avec douleur
> ¾ Staphylocoques, autre Gram+, bacille Gram-
Par contiguïté Contamination par un foyer proche
Tardifs (3-24 mois) : tableau subaigu avec fistule, écoulement prolongé
Germes de faible virulence (S.
coagulase négatif, Proprionibacterium
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 28
acnes, Bacille Gram-)
Hématogène Dissémination sanguine
>24 mois : début aigu des symptômes
Staphylococoques (S. aureus dans 50%
cas), E. coli, Polymicrobien….
1.3.2 Facteurs de risque des infections sur matériel
Pour les fractures ouvertes, la localisation au tibia et la sévérité́ des lésions des parties molles (classification de Gustilo) sont des facteurs de risque significatifs d’infection du site opératoire.
Pour les fractures fermées des os longs, le diabète est un facteur de difficulté́ de cicatrisation après l’ostéosynthèse de la cheville ou du pied rendant plus important le risque d’infection du site opératoire.
Pour la chirurgie orthopédique, le risque d’infection du site opératoire est augmenté en cas d’âge supérieur à 65 ans, d’existence d’un autre foyer infectieux, d’hospitalisation pré́-opératoire dépassant quatre jours dans les six semaines précédant l’intervention. Une majoration faible du risque d’infection du site opératoire est observée en cas d’obésité́, de traitement par corticoïde, de tabagisme, de trouble de cicatrisation, d’escarre à proximité́ du site opératoire, d’apparition d’un hématome dans les suites de la chirurgie et pour les patients porteurs d’une polyarthrite rhumatoïde.
1.3.3 Epidémiologie et surveillance des infections du site opératoire (ISO)
Le taux d’infection sur matériel est faible en chirurgie orthopédique et traumatologique. Il est d’environ 0,6 à 1,6% pour la chirurgie prothétique, et de 3 à 7 % dans le cadre de la traumatologie nécessitant la mise en place de matériel (16). Ce taux d’infection a nettement chuté depuis la mise en place d’un traitement antibiotique prophylactique associé à une surveillance de ces infections (17). La surveillance des infections du site opératoire constitue ainsi une priorité́ nationale en termes de lutte
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 29 contre les infections nosocomiales grâce aux données regroupant les études cliniques et les données de surveillance du système RAISIN (Réseau d’Alerte, d’Investigation et de Surveillance des Infections Nosocomiales) (18).
Ce système de surveillance est actif depuis 2009 dans notre Centre Hospitalier Universitaire. L’article ci-dessous rapporte les observations faites grâce à la mise en place de cette surveillance. Nous avons observé, entre 2009 et 2012, une décroissance des infections du site opératoire passant de 1,86% à 0,66% uniquement grâce à la mise en place de cette surveillance. Ce travail montre également la prédominance du staphylocoque dans les infections du site opératoire (58% des cas) avec 34% d’infection à Staphylococcus aureus méti-sensibles, 16% d’infection à Staphylococcus à coagulase- négative et 7% d’infection à Staphylococcus aureus méti-résistants. La mise en place d’un système de surveillance des ISO semble ainsi incontournable dans la lutte et la prévention des infections ostéo-articulaires.
Article 1 : Impact of a surgical site infection (SSI) surveillance program in orthopedics and traumatology. Orthop Traumatol Surg Res 2012; 98(6): 690-5.
Mabit C, Marcheix PS, Mounier M, et al.
1.3.4 Bactériologie des infections sur matériel en chirurgie orthopédique
Les staphylocoques sont les bactéries le plus souvent rencontrées dans ce contexte. La fréquence des souches de staphylocoque à coagulase négative (particulièrement Staphylococcus epidermidis) est comparable à celle du staphylocoque doré. Ces infections sont dans 90% des cas mono-microbiennes.
Les infections sur matériels peuvent également être dues à des streptocoques (bêta-hémolytiques ou non hémolytiques), des entérocoques, une Pseudomonas aeruginosa, des entérobactéries (Escherichia coli, Enterobacter cloacae, Proteus mirabilis, Bacillus cereus) et des germes anaérobies (Propionibacterium acnes). Cependant, en présence de matériel, presque tous les types de bactérie peuvent être retrouvés.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 30 Micro-organismes % en fonction des études
Staphylococcus S. aureus S. aureus MS S. aureus MR
S. coagulase négative
75-88%
42-55%
27-37.7%
8-26%
21-48%
Bacilles Gram négatifs Entérobactéries Acinetobacter spp.
Pseudomonas aeruginosa
14-39%
7-32%
0.5-3.9%
1.3-12%
Streptococcus Streptococcus spp.
Enteroccus spp.
19.5%
3-6.5%
12-16%
Corynebacterium spp. 2-19.5%
Anaérobies 8%
Infections polymicrobiennes 32-46%
Tableau 4 : Principales bactéries dans les infections du site opératoire (19) 1.3.5 Diagnostic des infections osseuses sur matériel
1.3.5.1 Données cliniques
La mise en évidence d’une fistule en regard d’un matériel prothétique doit évoquer une infection sur matériel. Il s’agit ainsi d’une infection jusqu’à preuve du contraire. Par ailleurs les signes cliniques suivants sont très évocateurs d’une infection sur matériel :
- douleur d’intensité́ anormale ou réapparition de la douleur après un intervalle libre
- écoulement purulent le long de la cicatrice opératoire
- désunion, nécrose ou aspect inflammatoire de la cicatrice opératoire
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 31 De plus la présence de signes généraux (fièvre, frissons) augmente la probabilité́ d’une infection sur matériel. Cependant l’absence de ces signes généraux ne doit pas faire éliminer le diagnostic.
1.3.5.2 Données biologiques
Dans la littérature, aucun paramètre biologique n’apparaît spécifique d’une infection sur matériel. L’augmentation des polynucléaires neutrophiles ne semble pas avoir une bonne valeur prédictive positive et négative en cas d’infection sur matériel.
L’absence d’augmentation de la VS et/ou de la CRP ne permet pas d’exclure le diagnostic d’infection ostéo-articulaire sur matériel.
Ainsi, dans le mois qui suit la mise en place du matériel, il est recommandé de suivre la courbe d’évolution de la CRP (et non sa valeur absolue). Il est également recommandé de ne pas faire de surveillance de la VS qui semble ne pas avoir de valeur diagnostique.
Au-delà de 3 mois, il est recommandé de faire un dosage de la VS et de la CRP.
Une infection sera suspectée lorsque la CRP sera supérieure à 10mg/l et la VS supérieure à 22mm.
1.3.5.3 Données de l’imagerie 1.3.5.3.1 Radiographie
Dans 50% des infections sur matériel, le bilan radiographique restera normal.
Cependant cet examen est fortement recommandé. Les radiographies peuvent mettre en évidence:
- un séquestre
- un liseré clair et entendu autour du matériel avec une évolution de plus de 2 mm sur une période de 1 an
- une zone d’ostéolyse floue et mal définie
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 32 - une réaction périostée
- la présence de gaz intra-articulaire
- une mobilisation ou une fracture du matériel d’ostéosynthèse.
1.3.5.3.2 Scanner
Cet examen permet de préciser les images radiographiques. Il est surtout intéressant pour planifier la prise en charge chirurgicale à venir. Cependant cet examen est souvent artéfacté par la présence de matériel.
1.3.5.3.3 Échographie
En cas de suspicion d’infection articulaire sur matériel, l’absence d’épanchement intra-articulaire a une forte valeur prédictive négative.
1.3.5.3.4 Imagerie par Résonnance Magnétique
L’IRM a un intérêt pour rechercher les atteintes des parties molles. Cette IRM doit être réalisée avec des séquences permettant de diminuer les artefacts dus au matériel (fast spin-écho). Cet examen doit également être réalisé en association à une injection intraveineuse de Gadolinium.
Il peut mettre en évidence :
- un œdème inflammatoire des tissus mous sous la forme d’un hypersignal en T2 avec un rehaussement après injection de Gadolinium
- une collection intra-osseuse ou des parties molles avec rehaussement annulaire lors de l’injection de Gadolinium
- un trajet fistuleux sous la forme d’un hypersignal en T2 se rehaussant après injection de Gadolinium
- la présence d’appositions périostées
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 33 - une ostéolyse floue et mal limitée autour du matériel
- une collection dans les parties molles adjacentes au matériel
- un épanchement intra-articulaire ou dans une bourse séreuse sous la forme d’un hypersignal en T2 sans prise de contraste après injection de Gadolinium
- un séquestre osseux apparaissant en hyposignal sur l’ensemble des séquences.
1.3.5.3.5 Examens de médecine nucléaire
La scintigraphie osseuse marquée au Technétium 99 (avec 3 temps successifs : vasculaire, tissulaire et osseux plus tardif) est un examen précocement positif, mettant en évidence une fixation anormale aux 3 temps. Sa sensibilité́ est de 90 à 100 % mais sa spécificité́ n’est que de 30 à 40 %. Cependant, sa valeur prédictive négative est voisine des 100 %. Ainsi une scintigraphie osseuse au HDP-Tc99m ou au HMDP-Tc99m anormale n’est pas spécifique d’une infection ostéo-articulaire. Des anomalies de fixation peuvent être observées après la mise en place d’un matériel pendant une période allant de 6 à 12 mois au niveau de la hanche et pouvant aller jusqu’à 24 mois au niveau du genou.
Il est, ainsi, fortement recommandé de compléter le bilan par une scintigraphie aux polynucléaires marqués avec images tardives 24 heures après la réinjection des polynucléaires. En cas d’imagerie positive à 24 h, la localisation du foyer infectieux pourra être améliorée par la réalisation d’un scanner hélicoïdal couplé à une Tomographie par E€mission MonoPhotonique (TEMP-TDM). Cette scintigraphie a une sensibilité́ de 81 à 97 % et une spécificité́ de 89 à 100 %. Cependant, un délai d’au moins 6 mois entre la pose de la prothèse et la réalisation de la scintigraphie est nécessaire pour permettre son interprétation. Si le marquage in vitro des leucocytes autologues n’est pas possible, une scintigraphie aux anticorps anti-granulocytes type leukoscan peut être réalisée.
1.3.6 Notion de Biofilm et infection sur matériel(19)
La physiopathologie de l’infection sur matériel bénéficie de mécanismes offrant
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 34 la possibilité aux bactéries de survivre et de se développer dans un milieu peu favorable.
Ainsi, la surface des matériaux artificiels n’est pas totalement inerte. Les oxydes de surface (acier, chrome, cobalt, titane) peuvent interagir avec des glycoprotéines tissulaires (fibronectine, fibrine, fibrinogène, collagène). Certaines bactéries possèdent une grande capacité d’interaction avec ces glycoprotéines membranaires par l’intermédiaire d’adhésines spécifiques (fibronectin-binding protein). Cet appariement constitue un système d’arrimage solide mais réversible de la bactérie sur le matériel.
Une fois cet arrimage réalisé, le slime (glycocalyx - substance polysaccharidique sécrétée par les bactéries) permet une stabilisation définitive et une protection de l’agent infectieux contre l’action des polynucléaires. Il s’agit là des premières étapes de la formation du biofilm.
Le développement des bactéries au sein du biofilm se fait à croissance ralentie (colonies appelées « small colony variants ») et la diffusion des antibiotiques en son sein est sub-optimale. Il en résulte finalement une perte de sensibilité des bactéries aux bactéricides (antibiotiques et polynucléaires). A l’extérieur du biofilm, la sensibilité des bactéries aux antibiotiques est intacte.
Ce biofilm s’étend en quelques jours à toute la surface du matériel, ce qui explique qu’un lavage chirurgical tardif au-delà de 15 jours soit inefficace. Ces constatations physiopathologiques expliquent la nécessité, le plus souvent, de l’ablation du matériel, et ce d’autant plus si :
- l’infection est ancienne - l’implant est descellé
- les défenses immunitaires du patient sont mauvaises
Un certain nombre de bactéries sont connues pour produire un biofilm : des staphylocoques (notamment S. aureus, S. epidermidis, S. lugdunensis), Propionibacterium acnes, Pseudomonas aeruginosa.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 35 1.3.7 Traitement des infections sur matériel
1.3.7.1 Traitement chirurgical des infections sur matériel
Cette prise en charge doit répondre à trois objectifs : éradiquer l’infection, sauvegarder le capital osseux et préserver la fonction.
Pour répondre à ces objectifs, le simple débridement de type synovectomie- lavage peut être proposé en cas d’infection précoce (post-opératoire jusqu’aux environs de J15, infection secondaire récente sans descellement). Le résultat de ce traitement est fonction de la précocité du geste. Dans les autres cas, l’ablation complète du matériel doit être réalisée afin d’augmenter les chances de guérison de l’infection.
1.3.7.2 Traitement antibiotique des infections sur matériel
1.3.7.2.1.1 Traitement antibiotique local
Les ciments aux antibiotiques à visée thérapeutique représentent le traitement local le plus souvent utilisé. Ils ne doivent être utilisés que de façon temporaire pour permettre le comblement d’une cavité́ infectée ou pour préparer un changement de prothèse en deux temps. Dans un but thérapeutique, il faut utiliser des doses élevées d’antibiotiques. Cependant ces ciments ne permettent pas de se dispenser d’un traitement antibiotique par voie générale.
La cinétique de relargage de l’antibiotique par ces ciments comporte deux phases : une phase immédiate qui dure 7 jours, à l’origine d’une forte concentration d’antibiotique, et une phase secondaire, qui dure des années au cours desquelles des doses beaucoup plus faibles d’antibiotique sont présentes (doses sub-inhibitrices). Ce relargage prolongé de faible quantité d'antibiotique n'est pas sans danger. En effet, ces faibles quantités peuvent induire des phénomènes de résistance chez des bactéries présentes à proximité. Ainsi les instances réglementaires du médicament (ANSM, EMEA, FDA) préconisent fortement d'éviter tout phénomène en « queue de comète » (20).
1.3.7.2.1.2 Traitement antibiotique général
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 36 L’antibiothérapie au cours d’une infection ostéo-articulaire sur matériel doit répondre à un cahier des charges bien défini :
- documenter l’infection (en cas de sepsis, l’antibiothérapie sera débutée de façon probabiliste après réalisation des prélèvements microbiologiques et en attente de leurs résultats)
- antibiothérapie débutée en association
- obtention de concentrations plasmatiques enlevées au dessus de la CMI du germe en cause
- utilisation de molécules ayant une bonne diffusion osseuse
Ce traitement doit initialement être administré sous une forme intraveineuse. La durée de l’antibiothérapie parentérale n’est validée par aucune étude. Elle est habituellement de 15 jours. A• ce terme, il est recommandé de proposer un relais par voie orale à
condition :
- que les antibiotiques aient une bonne biodisponibilité et une bonne diffusion osseuse
- que la tolérance digestive du traitement soit bonne
- d’être certain de l’observance du traitement par le patient.
Ce traitement doit être réalisé pour une durée minimale de 6 semaines. Les durées usuelles rapportées dans la littérature sont de 6 à 12 semaines.
Pierre-Sylvain Marcheix | Thèse de doctorat | Université de Limoges | 37 Propositions d’antibiothérapie en cas d’infections à staphylocoques méticillino-sensibles à adapter selon l’antibiogramme et le terrain.
Absence d’allergie à la pénicilline Allergie à la pénicilline
Antibiothérapie initiale par voie IV (2 semaines)
(oxacilline ou cloxacilline) ou céfazoline
+
gentamicine ou rifampicine
Clindamycine (si souche érithromycine sensible)
ou
(teicoplanine ou vancomycine) +
gentamicine ou rifampicine
ou
(teicoplanine ou vancomycine) + acide fusidique
Relai par voie orale
Rifampicine + (ofloxacine ou péfloxacine ou ciprofloxacine ou lévofloxacine)
ou
rifampicine + acide fusidique
ou
rifampicine + clindamycine (si souche érithromycine sensible)
ou
(ofloxacine ou péfloxacine ou ciprofloxacine ou lévofloxacine) + acide fusidique
ou
clindamycine (si souche érythromycine sensible) + acide fusidique
ou
rifampicine + cotrimoxazole (en l’absence d’autre alternative)
